19680

۱۹۶۸۰

طراحي سيستم همسوسازي تداخل با كاهش گسترش كانال

كارشناسي ارشد

مخابرات سيستم

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۸/۱۳

دكتر ابوالفضل فلاحتي

برق

در چند سال اخير، ارائه راه‌هاي مختلف براي استفاده بهينه از منابع مخابراتي در دسترس و كاهش اثر تداخل در شبكه‌هاي چند كاربر همواره موردتوجه بوده است. همچنين با توجه به اينكه محاسبه ظرفيت كانال‌هاي تداخلي به‌صورت دقيق انجام‌نشده، معيار جديدي از ظرفيت كانال و شبكه‌ها به شكل درجه آزادي مطرح شد كه همان ميزان اطلاعات پي‌درپي كه مي‌تواند از كانال بدون تداخل عبور كند مي‌باشد. همسوسازي تداخل يك روش جديد در مديريت تداخل است كه در شبكه‌هاي تداخلي چند كاربر، براي كانال تداخل كاربر با گره‌هاي تك آنتني، درجه آزادي قابل‌دستيابي است؛ يعني هر كاربر به نيمي از درجه آزادي كانال تك كاربرِ دست مي‌يابد. با استفاده ازاين‌روش، امكان تبادل اطلاعات بين تعداد زيادي از كاربران در يك شبكه تداخلي به‌طور هم‌زمان در يك فضاي سيگنال با ابعاد كم فراهم مي‌شود. درواقع، اين كار باهمسو كردن تمام سيگنال‌هاي تداخل در يك زير فضا از كل فضاي موجود در هر گيرنده انجام مي‌شود. از طرف ديگر، در زير فضاي ديگر، سيگنال مطلوب از تداخل جداشده، به‌نحوي‌كه در فضاي تهي تداخلگرها، جاي مي‌گيرد. بديهي است كه مجموع فضايي كه تداخلگرها اشغال مي‌كنند و فضاي تهي از آن‌ها، كل فضاي قابل‌دسترس در هر گيرنده را مي‌سازند. در اين عرصه روش‌هاي گوناگوني باهدف رسيدن به حد بالاي درجه آزادي با گسترش كانال كمتر ارائه شد كه مي‌توان به طرح اصلي همسوسازي تداخل ( )، طرح بهبوديافته براي كانال گزينش گر فركانس و طرح كارآمد جعفر ( ) اشاره كرد. در اين روش‌ها با گسترش كانال كمتر، هرچه بيشتر به حد بالاي درجه آزادي نزديك شدند كه موجب دستيابي به نرخ مجموع هرچه بيشتر در كانال‌هاي تداخلي نيز مي‌گردد. در اين پايان¬نامه، با استفاده از شكل‌دهي پرتو، ساختاري براي ماتريس¬هاي پيش كدگذار در همسوسازي تداخل ارائه‌شده است كه مي‌توان با گسترش كانال دلخواه به بهره‌هاي تسهيم متفاوت دست‌يافت. درواقع يك ساختار كلي براي ماتريس¬هاي پيش كدگذار است كه مي‌توان با تغيير پارامترهاي تعريف‌شده در آن دقيقاً به طرح‌هاي قبلي و همچنين در مواردي طرحي با بهره تسهيم بالاتر توأم با گسترش كانال كمتر نسبت به يافته‌هاي قبل را ايجاد كرد. ايده¬ اصلي در طراحي اين پيش كدگذارها، استفاده از نتايج نظريه¬ اعداد و به‌طور خاص اصل شمول و عدم شمول در طراحي فضاهاي سيگنال و نحوه¬ي تخصيص زير فضاها مي¬باشد. بديهي است كه افزايش بهره¬ تسهيم يا همان درجه آزادي، تأثيري مستقيم در بهبود عملكرد نرخ اطلاعات سيستم خواهد داشت. علاوه بر آن، به دليل كاهش گسترش كانال، اندازه¬ي ابعاد ماتريس¬هاي كانال نيز كاهش مي¬يابد كه منجر به كاهش پيچيدگي محاسباتي سيستم نيز خواهد شد. واژه‌هاي كليدي: همسوسازي تداخل، درجه آزادي، بهره¬ تسهيم، شكل‌دهي پرتو، گسترش كانال.

1397/08/28

An Interference Alignment Design by Reducing Channel Extension

11/19/2018 12:00:00 AM

In recent years, a new efficient method of interference management has been revieded, known as interference alignment ( ). Using this method, for the -user interference channel with single antenna at each node, degrees of freedom ( ) or multiplexing gain ( ) is achievable, i.e. each user achieves half the . In this method, each receiver signal space is split into two equal-sized subspaces. Then the precoding matrices are designed such that at a specific receiver, all interference signals are completely located in one of the two subspaces, leave the other one free for the desired signal. Achieving the upperbound of has been always a main goal to reach higher data rates. Using the traditional method of , proposed by Cadambe and Jafar, an infinite number of symbol extension is required to achieve an upperbound of , i.e., with finite dimensions, it can only gotten close to it. Therefore, since using the infinite number of dimensions is not practically possible, scheme with less number of channel extension and further total is more efficient. After the , Jafar's proposed ( ) design. The proposed a new structure for precoding matrices such that with less symbol extension, higher than the scheme is achieved. In this thesis, by beam forming, a new efficient structure for precoding matrices is proposed which for the reduced channel extension, higher is achieved. The key idea of the new method is to use the combinatorics and number theories and in particular the principle of inclusion and exclusion, to design precoding subspaces. Obviously, the increasement of the will have a direct impact on the data rate performance. Furthermore, due to the significant reduction of the symbol extension, the size of the channel matrices is reduced, leads to the reduction of computational complexity of the whole system. Keywords: Interference Alignment, degrees of freedom or multiplexing gain, Beam forming, channel extension.